毕业论文-Morse无极变速装置的仿真与设计Word格式文档下载.docx

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XXXX大学2012届本科生毕业设计

摘要

无级变速器（ContinuouslyVariableTransmission，简称CVT）是一种能够使机器的输出轴转速在两个极值范围内连续变化的传动部件。

一般地，按照传动介质的不同，无级变速器可以分为机械式、流力式、电力式。

其中，机械式无级变速器由于结构简单，维护方便，价格低廉，传动效率较高，实用性强，传动平稳性好，工作可靠，特别是某些机械无级变速器在很大范围内具有恒功率的机械特性（这是电器和液压无级调速装置所难达到的）等优点在国内外应用日益广泛。

它主要有摩擦式、链式、带式和脉动式等几大类型。

关键词：

无级变速器；

脉动式无级变速器；

运动学仿真；

结构设计

Abstract

Continuouslyvariabletransmission（Abbr.CVT）,isatransmissiongearing,whichcanmaketherotationalspeedofoutputaxlechangecontinuouslybetweenmaxandmin.generallyspeaking,accordingtotransmissionmedium,CVTisclassifiedasmechanicaltype,hydraulictype,andelectrictype.Formanystrongpoints,MechanicalCVThasmoreandmoredevelopedgraduallydomesticallyandabroad.Theadvantagesincludesimplestructure,easyrepairing,lowprice,andefficienttransmission,andgeneralapplication,goodsteadyandsatisfactoryfunction.EspeciallysomeMechanicalCVThasunchangeablepowerinwiderange,whichdoesn’treachbyelectricandhydraulicCVT.Itismainlycomposedoffrictiontype,chaintype,belttype,impulsetype.

Keywords:

Continuouslyvariabletransmission;

impulsesteeplesspeedvariation;

designPatterns;

gobang

目录

1前言 6

1.1变速器的无极类型及特点 6

1.1.1无极变速器的简介 6

1.1.2无极变速器的分类及应用场合 6

1.2国内外的发展概况 8

1.3脉动无极变速器存在的问题 10

1.4毕业设计课题工作内容 10

2脉动式无极变速器工作原理 11

2.1工作原理 11

2.2结构特点 12

3传动机构数学模型的构造及分析 13

3.1数学模型的建立 13

3.2运动仿真 15

4基于Catia软件环境下的脉动无级变速器结构设计 16

4.1Catia简介 16

4.1.1CATIA先进的混合建模技术 16

4.1.2CATIA所有模块具有全相关性 16

4.1.3并行工程的设计环境使得设计周期大大缩短 17

4.1.4CATIA覆盖了产品开发的整个过程 17

4.2传动机构设计 17

4.2.1输入轴的设计 17

4.2.2输入机构的设计 19

4.2.3其它零部件的设计 20

4.3调速机构设计 21

4.3.1蜗轮蜗杆的设计 21

4.3.2蜗轮蜗杆的设计 22

4.3.3其它零部件的设计 22

4.4输出机构设计 23

4.4.1输出轴的设计 23

4.4.2超越离合器的选择 24

4.4.3齿轮的设计 26

4.5内部结构 27

4.6箱体的设计 27

5脉动式无级变速器的装配及动态仿真 29

5.1虚拟装配过程 29

5.2动态仿真 32

5总结及展望 34

3结论 35

参考文献 35

谢辞 37

附录 38

外文翻译 39

1前言

1.1变速器的无极类型及特点

1.1.1无极变速器的简介

无级变速器（ContinuouslyVariableTransmission，简称为CVT）是一种独立的传动部件，它具有输入轴和输出轴，通过固体、液体、电磁流等中间介质将输入、输出轴直接或间接地联系起来，以传递运动和动力。

其主要功能是在输入转速不变的情况下，能够使输出转速在一定范围内连续变化，满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求。

无级变速传动和定传动比、有级传动相比，能够根据工作的需要在一定范围内连续变换速度，以适应输出转速和外界负荷变化的需求，因此无级变速传动在现代传动技术领域占有重要的地位。

[1]

1.1.2无极变速器的分类及应用场合

1、无级变速器的分类

无级变速器种类很多，按照传动介质分类，可分为：

电力式、液力式、机械式。

电力式无级变速器通过电气控制系统对交流电动机或直流电动机的参数进行控制实现无级变速，调速方式可分为：

电磁滑差调速、直流调速、交流调速三种，目前交流变频调速性能好，应用最广；

液力式无级变速器分为两类，一类是液压式，利用液压泵和液压马达或者液压泵和液压阀组成的无级变速传动装置，用于中小功率传递场合；

另一类是液力式，利用液力耦合器或液力变矩器进行变速传动调节，适用于较大功率场合。

两者的共同特点：

调速范围大，能吸收冲击，防止过载，效率较高，寿命长，但制造精度要求高，价格较高，运转时容易发生漏油。

机械式无级变速器绝大部分是通过摩擦力或油膜牵引力来传递动力的，主要通过改变传动构件的尺寸来实现变速，目前此类产品传递的功率最大在90-150kw之间，通常在22kw以下，目前在工作机械和自动生产线上应用最广。

从传动机构的角度出发，目前能够实现无级变速的机构比较多，概括来讲可以分为：

链式、摩擦式、带式和脉动式四大类。

从传动-输出组合结构的相数分类，可分为3相、4相、5相。

从传动-输出组合结构的排列方式分类，可分为

（1）并列式：

各项结构沿主动轴轴向排列

（2）星式：

各相结构围绕主动轴沿圆周方向排列，一般要与齿轮机构组合应用。

（3）对称式：

各相结构沿主动轴对称排列。

目前的脉动无级变速器主要采用

（1）

（2）两种排列方式

从调速方式的角度分类，可分为调节连架杆的长度和调节机架长度两类；

本

毕业设计中所采用的调速方式是通过调节机架长度实现的。

2、无极变速器应用场合

（1）为适应某些工艺参数或需要连续改变输出转速，运转中需要经常或连续改变速度。

（2）几台机器或一台机器的几个部分协调运转。

（3）汽车变速箱，能节约燃料9%，缩短加速时间。

（4）探求最近工作速度的场合，如试验机器。

（5）缓速启动合理利用动力，调速快速通过共振区。

3、机械无极变速器的分类及简介

（4）并列式：

（5）星式：

（6）对称式：

脉动式无级变速器是由连杆（或凸轮）、单向超越离合器等机构联合构成的一种组合机构。

由于传动部分采用几何封闭的低副机构，因此具有工作可靠、承载能力高，可实现大范围变速的要求，且最低输出转速可以为零。

调速方便等优点。

但它存在着一些有待进一步解决的问题，即连杆运动时的惯性力难以平衡，加上机器的脉动度过大，当速度扩大之后，高速输出时不平衡惯性力引起振动增大而出现共振现象。

机械无级变速器是适合现代生产工艺流程机械化、自动化发展以及改善机械工作性能的一种通用传动装置。

其功能主要是：

在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化。

以满足机器或生产系统在运转过程中不同工况的要求。

与摩擦式无级变速器不同，脉动式无级变速器的传动机构采用几何封闭的低副机构，因此具有工作可靠、承载能力高、变速性能稳定的特点。

其传动机构的设计灵活性较大，可实现大范围变速要求，且最低输出转速可以为零。

此外，脉动无级变速器还具有结构简单、体积较小、制造方便和成本较低等优点。

目前，脉动无级变速器，主要应用于中小功率、中低速以及对输出传动均匀性要求不高的场合，在纺织、化工、轻工、建材、塑料、造纸、食品、制药、等工业领域和各种加工生产线的传输装置中得到广泛应用，在一些起重运输机械和一些机床的进给箱中也有应用。

传动比

变速比

输入功率/KW

输入转速（r/min）

输出转速（r/min）

输出速度的脉动度

额定输出转矩N*m

效率（%）

i=0-0.2

Rb=∞

P≤18

n1≤1800

n2=0-1000

＜0.1-0.3

1.35-1270.6

≤85

表1.1脉动无级变速器技术参数

1.2国内外的发展概况

机械无级变速器最初是在19世纪90年代出现的，至20世纪30年代以后才开始发展，但由于当时受材质与工艺方面的条件限制，进展缓慢。

直到20世纪50年代，尤其是70年代以后，一方面随着先进的冶炼和热处理技术、精密加工和数控机床、牵引传动理论、油品的出现和发展，解决了研制和生产无级变速器的限制因素；

另一方面随着生产工艺流程实现机械化、自动化、机械要改进工作性能，都需大量采用无级变速器。

因此在这种形势下，机械无级变速器获得迅速和广泛的发展。

主要研制和生产的国家有日本、德国、意大利、美国和前苏联等。

产品主要有摩擦式、链式、带式、脉动式四大类约30多种结构形式。

目前，在脉动式无级变速器研究与应用领域，德国、美国和日本等发达国家的发展最为迅速，其成熟技术以德国的GUSA型和美国的Zero-Max型系列产品为代表。

德国以GUSA型为代表的脉动式无级变速器已标准系列化，它属于三相并列曲柄摇块脉动无级变速器。

GUSA型分为GUSAⅠ型（三相偏置摇块）和GUSAⅡ型（三相对心摇块）